硅酸盐水泥基CO2泡沫混凝土的制备及机理 - 他旭鹏; 张源; 万志军; 周嘉乐; 覃述兵; 师鹏 (煤炭学报, 2023)
TU55; 煤电一体化基地运行产生大量CO2 引起的环境问题引起了极大的关注.利用坑口电厂CO2制备泡沫混凝土材料不仅可应用于矿井充填,而且可实现坑口电厂CO2的原位处理.为此,研发了一种兼具高强与固碳特性的 CO2 泡沫混凝土材料,并探索了硅酸盐水泥基 CO2 泡沫混凝土(CFC)的制备机理.通过碳酸化预处理水泥和物理发泡方式制备了硅酸盐水泥基CO2泡沫混凝土,采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、万能试验机、热重分析方法(TG)分别进行微观表征、力学性能测试、固碳能力测试,对CO2对CFC干密度、孔隙率、抗压强度及固碳性能的影响规律及作用机理进行研究,分析了硅酸盐水泥中CO2泡沫消泡机制,讨论了CO2发泡硅酸盐水泥基混凝土机理.试验结果表明:得益于CO2养护作用,CFC抗压强度明显提高;碳酸化预处理后CFC的7d抗压强度提高44.6%,28 d抗压强度提高27.7%;碳酸化预处理可明显改善CFC泡孔结构,提高CFC的发泡效果,碳酸化预处理后CFC的孔隙率增大7.38%;CFC骨架的固碳率为5.70%～8.08%,具有明显的固碳潜力,但CFC制备工艺及参数仍需进一步改善以满足矿用需求.研究发现:硅酸钙矿物相与CO2的矿化反应是CO2泡沫消泡的主要原因,通过碳酸化预处理硅酸盐水泥浆体降低体系中硅酸钙矿物相及其水化产物含量、提高碳酸钙含量是制备CFC的关键.